摘要：岸边桥式起重机的拖令系统一般采用拖令小车带动拖令电缆的形式，有许多缺陷。介绍了基于滑触线传输动力和微波管道传输通讯信号的新拖令系统，着重介绍了新拖令系统的方案，紧停装置的设计和系统的安装及调试。新拖令系统具有传输稳定、可靠、维护工作量少等优点，值得推广使用。

关键词：桥机 拖令系统 微波通讯 滑触线

前言

传统的运行小车和主控系统之间一般采用拖令系统形式向司机室传递动力和通讯信号。履带传输的形式由于在高速拖令电缆易扭曲变形，小车的运行速度受到限制而在桥机上采用的不多。拖令小车带动拖令电缆的形式具有日常保养的工作量(更换水平轮、弹性绳、钢丝绳)比较大，拖令电缆易磨损和断裂，更换电缆时费时费力等缺陷。而且系统始终处于高速运行状态，一旦有运行部件损坏的话，易造成高空坠物等安全事故。碰到大风等恶劣天气易造成勾拖令电缆等较大的机损事故，给正常的装卸作业带来较大影响。

为降低因拖令系统故障造成的损失，提高设备的完好率和安全性，港区决定对桥机拖令系统进行改造，即取消拖令电缆，改进设计后采用微波传送控制信号及滑触线传送电动力方式来代替传统的拖令电缆系统。

l .桥机新拖令系统方案

1.1滑触线方案的选型分析

根据实际需要最初设计时决定采用三相四线制的滑触线设计方案，这样需要安装四条滑触线导轨，原小车／吊具电源总开关额定电流为AC 100A 3P，考虑到设计安全系数，选取VAHLE公司生产的绝缘型滑触线U35，该种规格的滑触线的最大传导能力为1250A。

整套滑触线拖令系统以及密封微波管道数据传输系统安装在起重机原拖令轨道上方。固定在小车 L 架上的4个集电器把电源连接至驾驶内的电控箱，以提供司机室内及吊排上所有的动力及控制电源的需要。考虑到电压压降以及前后大梁绞点前后电源的连续性，除将原在后大梁尾部的拖令电源线连接到后大梁汇流排之外，还将电气房内同一开关下的该电源连接到前大梁的汇流排上，VAHLE U35汇流排系统配电设计图见图1。

图l VAHLE U35汇流排系统配电图

1.2微波管道及通讯转换协议的选型分析

为了保证新拖令系统中司机室和电气房之间通讯的准确性，此系统采用了德国VAHLE公司最新的无线通讯产品SMG(Slotted Microwave Guide)数据传输系统，利用调频技术来传送数码序列数据。在小车及后大梁两端各安装了一套内置PROFIBUS总线系统的特殊收发器(Transceiver)，通过调频模块把数码序列讯号转变成微波讯号后再作传送。通讯以全双工进行，以两组约为2.4GHz(2400兆赫)的载频传送。微波讯号通过一特殊设计的槽形中空铝型材(微波导管)于两端收发器之间进行传播。安装在小车上的移动天线会把接收到的微波讯号传送到小车上的收发器。由于微波的传播被完全放进了铝管道里面，因此能够有效隔绝从系统外而内或从内而外而来的干扰。

为控制数据传送，系统内需要安装一套电控系统以作为PROFIBUS网路上主站来控制微波收发系统两端数据的收发。考虑到Siemens系统的现场通讯总线主要是采用PROFIBUS协议，因此选取了Siemens的CPU315F-2DP PLC作为PROFIBUS网路上主站来进行设计。目前桥机上的电控产品为Yaskawa提供，电气房和司机室内PLC模块(CP317)主板插槽上均配有使用MEMOBUS通讯协议的CP217通讯卡，最初设计计划采用Anybus AB7000作为中转器把通讯协议转变为PROFIBUS，然后再通过VAHLE的微波收发系统作双向数据传送，PROFIBUS网路上的Siemens CPU315F一2DP PLC会作为PROFIBUS主站控制两端数据的收发。设计框图见图2。在进行现场通讯测试时发现该种通讯架构在司机室和电气房之间进行通讯时会出现大约0.5秒的延时，这将给司机作业带来严重的不适应，因此需要寻求其他解决方案。

图2通讯协议转换方案一(MEMOBUS／PROFIBUS)

另外一种设计方案采取在司机室和电气房各增加一块Yaskawa生产的PROFIBUS通讯模块261IFM，由于261IFM PROFIBUS通讯模块只能作为主站，因此需要使用Siemens的DP／DP Coupler模块作为中介，以便与Siemens的PLC及SMG构成完整的PROFIBUS通讯网络。通讯方案设计框图见图3。在进行现场通讯测试时发现该种通讯架构在司机室和电气房之间进行通讯时只会出现大约0.1秒的延时，输入讯号的刷新并没有出现信号流失情况，司机本身也察觉不到有延时或滞后现象，对司机作业不会产生任何影响，因此最终决定采用该种通讯转换方案。

图3通讯协议转换方案二(PROFIBUS／PROFIBUS)

2 .桥机新拖令系统的紧停安全装置设计分析

桥机原拖令系统的紧停设计方案为司机室内紧停按钮动作时，一方面该信号直接进入司机室内PLC，通过CP215通讯传输协议来传递到电气房内的PLC，从软件方面切断整个电气系统的运行许可条件；另一方面该信号直接通过拖令电缆控制位于电气房内的紧停继电器，从硬件方面来切断整个电气系统的运行许可条件。

新拖令系统的紧停设计方案为司机室内紧停按钮动作时，该信号通过Siemens安全继电器直接进入位于小车端收发器上的VAHLE紧急停止通讯模块SMG DMl5 SMl6，通过微波管道，利用PROFIBUS通讯传输协议来传递到位于后大梁另一端收发器上的VAHLE紧急停止通讯模块SMG-DMl5-SMl6，然后通过Siemens安全继电器控制位于电气房内的紧停继电器，从硬件方面切断整个电气系统的运行许可条件；紧停方案设计框图见图4。

VAHLE的SMG紧急停止传送系统已经通过EN418急停CATEGORY l以及EN954-l FAILSAFE CATEGORY 3认证，证书编号：U961223217001。VAHLE用于紧急停止的SMG数据传送系统的认证分别由德国的认证机构German Certification Commission BZT(证书编号为BZT G750628)及Ferderal Communication Commission FCC(USA证书编号为KKVSMG-202-203)所签发。

图4新拖令系统紧停方案设计框图

3 .桥机新拖令系统的安装和调试

滑触线和微波管道的安装于拖令轨道一侧，并考虑到不与原拖令小车进行干涉，以保证新拖令系统未完全投入使用前，可以一直使用旧拖令系统来维持桥机的正常运行。滑触线、集电器以及微波管道的安装尺寸见图5所示。

图5滑触线、集电器、微波管道安装图

现场新拖令系统的软硬件安装完成后，将旧拖令系统进行临时拆除后进行试车，并对各原有功能分别进行测试以检测系统的完整性，并重点对紧停、超高限位等安全装置进行测试，以保证系统安全性，测试后再进行8小时无故障试运行。检测运行证明新拖令系统安全、可靠，使用3个月以来，拖令机构未发生任何故障。

4 .结束语

该系统的实验成功，给桥机的小车和主控系统之间的联系带来了一种全新的连接和通讯方式。这个系统安全可靠，便于维护，最大的维护工作就是2 3年更换一次滑触线的滑触头；既能运用于现有桥机的改造，也能在新造桥机上直接运用，对目前桥机的制造理念是一次比较大的突破，具有比较大的应用推广价值。